Функциональное описание взаимодействия между пользователем и Internet протоколом будет, в лучшем случае, умозрительным в силу специфики операционной системы. Следовательно, мы должны предупредить читатетлей, что различные реализации Internet протокола будут иметь различный интерфейс с пользователем. Тем не менее, все реализации должны давать определенный минимальный набор услуг, с тем, чтобы гарантировать , что все они придерживаются единой иерархи протоколов. Данная глава описывает интерфейс с функцией, обызательный для всех реализаций.
Internet протокол взаимодействует, с одной стороны, с локальной сетью, а с другой - с протоколом более высокого уровня или прикладной программой. В дальнейшем протокол более высокого уровня или прикладную программу (или даже программу межсетевого шлюза) мы будем называть "пользователем", поскольку они используют Internet модуль для своих целей. Поскольку Internet протокол - это протокол работы с датаграммами, то в промежутке между этапами их передачи системе придаются минимальные ресурсы памяти, она поддерживает определенные регистры состояния, а следовательно, каждый вызов пользователем Internet протокола сообщает системе всю информацию, необходимую для осуществления требуемого сервиса.
Пример интерфейса с вышестоящим уровнем
Два примера вызовов, приведенные ниже, удовлетворяют запросы пользователя в общении с Internet протоколом (символ "=>" означает возвращаемое значение).
SEND(src,dst,prot,TOS,TTL,BufPTR,len,Id,DF,opt => result)
где
| src | адрес отправителя |
| dst | адрес получателя |
| prot | протокол |
| TOS | тип сервиса |
| TTL | время жизни |
| BufPTR | указатель буфера |
| len | длина данных в буфере |
| Id | идентификатор |
| DF | запрет фрагментации |
| opt | опции |
| result | ответ: |
| Ok - успешная посылка датаграммы | |
| Error - ошибка в аргументах функции или в локальной сети |
Заметим, что тип сервиса TOS включает приоритет, а требование безопасности передается в качестве опции.
RECV(BufPTR,prot => result,src,dst,TOS,len,opt)
| BufPTR | указатель буфера |
| prot | протокол |
| result | ответ: |
| Ok - успешное получение датаграммы | |
| Error - ошибка в аргументах | |
| len | длина буфера |
| src | адрес отправителя |
| dst | адрес получателя |
| TOS | тип сервиса |
| opt | опции |
Когда пользователь отправляет датаграмму, он осуществляет SEND вызов, сопровождаемый всеми аргументами. Модуль Internet протокола по получении этого вызова проверяет аргументы, приготавливает и отправляет сообщение. Если аргументы в порядке, а датаграмма принята локальной сетью, то вызов завершается успешно. Если же агрументы неверны или датаграмма не принята локальной сетью, то вызов завершается с ошибкой. В последнем случае должен быть сделан соответствующий отчет о причине проблемы, однако детали таких отчетов относятся уже к конкретным реализациям.
В момент, когда датаграмма приходит на модуль Internet протокола из локальной сети, может присутствовать ожидающий ее RECV вызов от пользователя - адресата, а может и не присутствовать. В первом случае ожидающий вызов удовлетворяется посылкой информации из датаграммы к пользователю. Во втором случае пользователю - адресату посылается напоминание о ждущей его датаграмме. Если пользователь - адресат не присутствует, отправителю возвращается ICMP сообщение об ошибке, а принятые данные разрушаются.
Напоминание пользователю может быть выполнено через псевдопрерывание или с помощью аналогичного механизма в соответствии с конкретной операционной системой, поддерживающей данную реализацию.
Сделанный пользователем запрос RECV может быть немедленно удовлетворен ждущей этого датаграммой или же он может быть задержан до получения соответствующей датаграммы.
Адрес отправителя включается в запрос на посылку, если отправляющий датаграмму хост-компьютер имеет несколько адресов (несколько физических соединений или же чисто логических адресов). Internet модуль должен следить за тем, чтобы адрес отправителоя был одним из разрешенных адресов для данного хоста.
Реализация протокола может допускать или даже требовать применения запроса к Internet модулю для обозначения заинтересованности, или же, наоборот, использование исключительно какого-либо класса датаграмм (т.е. всех датаграмм, которые имеют в поле протокола определенное занчение).
Данная глава характеризует функции интерфейса между пользователем и Internet протоколом. Используемые обозначения аналогичны большинству процедур функций вызовов на языках высокого уровня, однако данный способ обращения с Internert протоколом не является правилом для запросов на обслуживание типа ловушек (т.е. SVC, UUO, EMT), или для любой другой формы общения между процессами.
Приложение А: Примеры и сценарии
Пример 1
Пример минимальной Internet датаграммы, несущей данные
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Ver=4 | IHL=5 |Type of Service| Total Length = 21 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification = 111 |Flg=0| Fragment Offset = 0 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time =123 | Protocol =1 | Header Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Destination Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+
Рис. 5 Пример Internet датаграммы
Каждая метка означает место для одного бита. Здесь приведена Internet датаграмма версии 4 Internet протокола. Internet заголовок состоит из пяти 32 битных слов, а общая длина датаграммы составляет 21 октет. Данная датаграмма является полноценной датаграммой (а не фрагментом).
Пример 2
В данном примере мы показываем сперва Internet датаграмму промежуточного размера (452 октета данных), а затем два Internet фрагмента, которые могли бы возникнуть при фрагментации исходной датаграммы в случае, когда максимальная допустимая единица пересылки составляла 280 октетов.
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Ver=4 | IHL=5 |Type of Service| Total Length = 472 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification = 111 |Flg=0| Fragment Offset = 0 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time =123 | Protocol =6 | Header Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Destination Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
\ \
\ \
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Рис. 6 Пример Internet датаграммы
Теперь приведем первый фрагмент, который возникает при расщеплении исходной датаграммы по границе после 256 октета данных.
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Ver=4 | IHL=5 |Type of Service| Total Length = 276 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification = 111 |Flg=1| Fragment Offset = 0 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time =119 | Protocol =6 | Header Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Destination Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
\ \
\ \
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Рис. 7 Пример Internet фрагмента
и второй фрагмент
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Ver=4 | IHL=5 |Type of Service| Total Length = 216 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification = 111 |Flg=0| Fragment Offset = 32 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time =119 | Protocol =6 | Header Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Destination Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
\ \
\ \
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Рис. 8 Пример Internet заголовка
Пример 3
Здесь мы показываем пример, когда датаграмма имеет опции
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Ver=4 | IHL=8 |Type of Service| Total Length = 576 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification = 111 |Flg=0| Fragment Offset = 32 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time =123 | Protocol =6 | Header Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Destination Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Opt. Code = x | Opt. len. = 3 | option value | Opt. Code = x |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Opt. len. = 4 | option value | Opt. Code = 1 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Opt. Code = y | Opt. len. = 3 | option value | Opt. Code = 0 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
\ \
\ \
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Рис. 9 Пример Internet датаграммы